Question

15．鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有SiO₂、Fe₂O₃）是工業(yè)上制備氧化鋁的主要原料．工業(yè)上提取氧化鋁的工藝流程如下：

①沉淀 A、B的成分分別是SiO₂、Fe（OH）₃；步驟②中的試劑a是NaOH溶液；
②試寫出步驟③中發(fā)生反應的離子方式CO₂+OH^-=HCO₃^-、CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
③試寫出步驟③中濾液分解反應的方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
④簡述氯化鋁溶液經過結晶得到氯化鋁晶體的實驗條件是將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

Answer 1

分析 鋁土礦的主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃等雜質，由流程可知，加足量鹽酸過濾得到沉淀A為SiO₂，溶液甲中含Al³⁺、Fe³⁺，加過量NaOH溶液過濾得到沉淀B為Fe（OH）₃，溶液乙中含偏鋁酸根離子，通入過量二氧化碳后過濾得到Al（OH）₃，Al（OH）₃受熱分解得氧化鋁，
①氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿．Fe₂O₃只溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸；①為鹽酸時，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；②為氫氧化鈉溶液，將鐵離子變成氫氧化鐵沉淀除去鐵離子，將鋁離子轉化為偏鋁酸根，進入乙；濾液②含有AlO₂^-，步驟②應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-；
②濾液乙含有OH^-、AlO₂^-，步驟③通入二氧化碳，與OH^-反應生成碳酸氫根離子，與AlO₂^-反應生成的沉淀為氫氧化鋁；
③步驟③中濾液為碳酸氫鈉溶液，受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
④氯化鋁溶液中鋁離子水解，所以從氯化鋁溶液得到氯化鋁晶體抑制鋁離子的水解．

解答 解：①氧化鋁是兩性氧化物，既溶液強酸又溶于強堿．Fe₂O₃只溶于強酸，不溶于堿，SiO₂只溶于強堿，不溶于酸；①為鹽酸時，則在①得到濾液中含有鋁離子、鐵離子，濾渣為二氧化硅；②為氫氧化鈉溶液，將鐵離子變成氫氧化鐵沉淀除去鐵離子，將鋁離子轉化為偏鋁酸根，進入乙，步驟①加入過量鹽酸，濾液①中含有Al³⁺、Fe³⁺、H⁺等，應加入氫氧化鈉，除去鐵離子，將鋁離子轉化為AlO₂^-，反應為 H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：SiO₂；Fe（OH）₃；NaOH溶液；    
②步驟③中與OH^-反應生成碳酸氫根離子：CO₂+OH^-=HCO₃^-，四羥基合鋁酸鈉溶液與二氧化碳反應，生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應方程式為Na〔Al（OH）₄〕+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，離子反應為：CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+OH^-=HCO₃^-；CO₂+[Al（OH）₄]^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
③步驟③中濾液為碳酸氫鈉溶液，受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
④氯化鋁溶液中鋁離子水解，所以從氯化鋁溶液得到氯化鋁晶體抑制鋁離子的水解，實驗條件是將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解，
故答案為：將溶液在較低溫度下加熱蒸發(fā)析出晶體，同時通入氯化氫氣體防止水解．

點評 本題考查物質的分離、提純的方法及基本操作的綜合應用，為高頻考點，把握流程中物質的性質、發(fā)生的反應、混合物分離方法為解答的關鍵，側重分析、推斷及實驗能力的綜合考查，題目難度不大．